Những thách thức về thiết kế nhiệt của thiết bị quân sự
Môi trường làm việc của thiết bị quân sự rất phức tạp
Độ cao, nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, độ ẩm, sốc nhiệt độ, bức xạ nhiệt mặt trời, rung chấn, đóng băng, các môi trường khắc nghiệt khác nhau (nấm, sa mạc, bụi, bồ hóng, v.v.) đều có mức độ ảnh hưởng khác nhau đến thiết kế nhiệt của nó. Ngoài các điều kiện ranh giới phức tạp, thách thức lớn nhất trong quản lý nhiệt của các sản phẩm điện tử trong ngành công nghiệp quốc phòng là sốc nhiệt trong thời gian ngắn.
Các sản phẩm điện tử này thường tiếp xúc với môi trường nhiệt quá cao. Giả sử một máy bay chiến đấu phản lực đang đậu ở vùng biển Caribe đang thực hiện một nhiệm vụ. Máy bay lúc này đang ở mực nước biển, nhiệt độ và độ ẩm rất thích hợp. Khi máy bay cất cánh, nó sẽ ở trong môi trường nhiệt độ cao, dưới mức đóng băng và các điều kiện biên của các sản phẩm điện tử sẽ được thay đổi trong vòng vài phút hoặc thậm chí vài giây. Do đó, các sản phẩm điện tử trong máy bay phải có thể hoạt động trong nhiều nhiệt độ môi trường xung quanh Làm việc.
Hình ảnh sau đây cho thấy vai trò của thiết kế nhiệt đối với một sản phẩm điện tử thành công và tác động của môi trường lên nó. Có thể thấy rằng độ cao, nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, độ ẩm, sốc nhiệt độ, bức xạ nhiệt mặt trời, rung chấn, đóng băng và các môi trường khắc nghiệt khác nhau (nấm, sa mạc, bụi, bồ hóng, v.v.) đều có mức độ ảnh hưởng khác nhau đến thiết kế nhiệt.
Xử lý nhiều dữ liệu và tạo ra nhiều nhiệt hơn
Do tính chất của nhiệm vụ quân sự, các sản phẩm điện tử này chắc chắn sẽ khiến các sản phẩm điện tử này phải đảm nhận một lượng xử lý dữ liệu lớn hơn, đồng thời yêu cầu tốc độ xử lý dữ liệu nhanh hơn và mức tiêu thụ nhiệt của các sản phẩm điện tử sẽ tăng mạnh. Do đó, điều kiện môi trường khắc nghiệt và mức tiêu thụ nhiệt của chip ngày càng tăng nhanh khiến cho việc quản lý nhiệt của các sản phẩm điện tử trong ngành công nghiệp quốc phòng phải đối mặt với những thách thức rất lớn. Trọng lượng nhẹ và độ tin cậy hoàn hảo làm tăng độ khó của thiết kế nhiệt
Đối với các thiết bị điện tử trong môi trường khí quyển hoặc ngoài vũ trụ, trọng lượng là một yếu tố rất quan trọng. Trọng lượng càng nhẹ thì sản phẩm tiếp tục hoạt động được lâu hơn và giá thành càng giảm. Rõ ràng, do đặc điểm hiện có của máy bay chiến đấu phản lực, tên lửa, xe tăng ... là sản phẩm điện tử ở trong môi trường nhiệt khắc nghiệt nên độ tin cậy nhiệt của sản phẩm điện tử trong công nghiệp quốc phòng là một yếu tố rất quan trọng.
Thiết kế nhiệt của thiết bị quân sự
Do mức tiêu thụ nhiệt cao của các sản phẩm điện tử quân sự và môi trường làm việc khắc nghiệt, chúng thường tạo ra dòng nhiệt cao hơn. Tương tự như các sản phẩm điện tử khác, chúng phải có hệ thống làm mát tốt, đồng thời phải xem xét đến kích thước không gian, trọng lượng, mức tiêu thụ nhiệt và lượng nhiệt tiêu thụ của thiết bị. Che chắn điện từ và các yêu cầu khác.
Các hệ thống điện tử thông thường có xu hướng được thiết kế dưới dạng thùng kín và hầu hết các sản phẩm điện tử được cách ly khỏi hệ thống làm mát càng nhiều càng tốt. Hãy tưởng tượng một chiếc Hummer Mercedes-Benz trên sa mạc. Nếu các sản phẩm điện tử không được bịt kín, các môi trường làm việc khác nhau như cát, mảnh vỡ, v.v., sẽ làm tê liệt các sản phẩm điện tử.
Hiện nay, nhiều kỹ sư thích sử dụng các phương pháp làm mát kết hợp để thiết kế nhiệt cho các sản phẩm điện tử. Hầu hết các chip điện tử sử dụng tản nhiệt làm mát bằng không khí, thiết bị tản nhiệt làm mát bằng nước được sử dụng cho các thiết bị tiêu thụ nhiều nhiệt. Nhưng đối với các thiết bị điện tử trong chuyến bay vũ trụ hoặc ngoài không gian thì không nên sử dụng phương pháp tản nhiệt này mà phải thiết kế hệ thống tản nhiệt bằng chất lỏng nhỏ gọn hơn.
Ví dụ, việc sử dụng vật liệu nền dẫn nhiệt cao, tấm nhiệt độ đồng nhất VC, ống dẫn nhiệt, TEC nhúng trong khuôn, làm mát bằng tia hoặc làm mát bằng chất lỏng ngâm trực tiếp, để nhiệt có thể được truyền sang chất lỏng, và sau đó đến chất lỏng làm mát hệ thống Trong thiết bị trao đổi nhiệt. Như trong hình bên dưới:
